(57)【要約】【課題】ガラスゴブ又はガラス成形体の表面のエアー溜まりの発生を良好に防止できると共に、くもりを抑制する金型の製造方法を提供する。【解決手段】成形面を粗面化する粗面化工程と、該粗面化工程の後に成形面の表面に少なくとも１層以上からなる被覆層を形成する被覆工程と、を有し、被覆工程は被覆層の厚さが成形面の中心部より周辺部の方で厚くなるように形成し、被覆工程の後の成形面の算術平均粗さが成形面の中心部より周辺部の方が小さいこと。【選択図】図４
2010269981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形面を有する金型の製造方法において、
前記成形面を粗面化する粗面化工程と、
該粗面化工程の後に、前記成形面の表面に、少なくとも１層以上からなる被覆層を形成する被覆工程と、を有し、
前記被覆工程は、
前記被覆層の厚さが、前記成形面の中心部より周辺部の方で厚くなるように形成し、
前記被覆工程の後の前記成形面の算術平均粗さが、前記成形面の中心部より周辺部の方が小さいことを特徴とする金型の製造方法。
【請求項２】
前記被覆工程の後の前記成形面の中心部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の金型の製造方法。
【請求項３】
下型に溶融ガラス滴を落下させる工程と、
落下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型は、請求項１又は２に記載の金型の製造方法で製造したことを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【請求項４】
下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型と上型とにより加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型及び上型の少なくともどちらか一方が、請求項１又は２に記載の金型の製造方法で製造したことを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
下型にガラスゴブを載置する工程と、
載置したガラスゴブを、前記下型と上型とにより加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型及び上型の少なくともどちらか一方が、請求項１又は２に記載の金型の製造方法で製造したことを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の製造方法、該製造方法で製造した金型を用いたガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ用レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズ等として、ガラス製の光学素子が広範にわたって利用されている。このようなガラス製の光学素子として、ガラス素材を成形金型で加圧成形して製造したガラス成形体を用いることが多くなってきた。
【０００３】
ガラス成形体の製造方法の一つとして、下型に上方より溶融ガラス滴を滴下させ、滴下した溶融ガラス滴を、下型及び下型に対向する上型により加圧成形してガラス成形体を得る液滴法が提案されている。この方法は、成形金型等の加熱と冷却を繰り返す必要がなく溶融ガラス滴から直接ガラス成形体を製造することができるので、１回の成形に要する時間を非常に短くできることから注目されている。
【０００４】
しかし、ガラス成形体の製造のために、滴下した溶融ガラス滴を金型で受けるときに、溶融ガラス滴が金型と接触する面にエアーが入り込み、この入り込んだエアーが成形体の表面に凹部（エアー溜まり）として残存してしまうという問題があった。
【０００５】
このような液滴法を用いたガラス成形体の製造時に凹部が発生するという問題に対しては、金型の表面を粗面化して、凹部に入り込んだ空気の流路を確保することでエアー溜まりが残存することを防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ガラス成形体の別の製造方法として、予め所定質量及び形状を有するガラスゴブを作製し、該ガラスゴブを成形金型とともにガラスが変形可能な温度まで加熱した後、ガラスゴブを成形金型にて加圧成形する方法（以下、「リヒートプレス法」ともいう）が知られている。このリヒートプレス法により、凹形状の金型を用いて凸形状のレンズを製造しようとすると、ガラスゴブを凹形状の金型内に置く際に、ガラスゴブと金型との間に隙間が発生する。この状態で、プレスを行うとき、ガラスが変形する過程で、金型成形面の中心部より金型成形面の周辺部でガラスゴブと成形面とが先に密着する場合があり、金型成形面の中心部とレンズとの間にエアーが残り、作製したガラスの表面に凹部が発生するという問題があった。
【０００７】
このようなガラスゴブと金型との間に隙間が発生し、そのエアーがガラス形成体の表面に凹部として残存する問題に対しては、凹形状の光学面とそれに連続する平坦部を有する金型の平坦部に、エアー抜き用の溝を設け、発生したエアーを逃がす構造の金型も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１３７０３１号公報
【特許文献２】特開２０００−５３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の方法では、金型の表面を粗くしているので、金型成形面の中央部に発生したエアー溜まりは、金型表面の粗い目を通して除去することができるが、金型表面を均一に荒らしているため、金型の粗さがレンズに転写され、レンズがわずかにくもるという問題が生じた。このくもりはレンズの透過率を低下させ、また、時にはフレアの発生源となり問題となっている。また、特許文献２の方法では、ガラスゴブの中央から外周に向けて連続的に転写させるように（外周部が中心部より先に転写しない）ように、ガラスゴブの変形過程を厳密に制御する必要がある。そのための予備検討や成形圧力や成形速度を制御する制御装置などが必要となり、生産性が低下し、コストアップにつながるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、エアー溜まりの発生を良好に防止できると共に、レンズのくもりを抑制する金型の製造方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、エアー溜まりのないガラスゴブを安定的に製造することができるガラスゴブの製造方法を提供すること、及び、エアー溜まりのないガラス成形体を安定的に製造することができるガラス成形体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１．成形面を有する金型の製造方法において、
前記成形面を粗面化する粗面化工程と、
該粗面化工程の後に、前記成形面の表面に、少なくとも１層以上からなる被覆層を形成する被覆工程と、を有し、
前記被覆工程は、
前記被覆層の厚さが、前記成形面の中心部より周辺部の方で厚くなるように形成し、
前記被覆工程の後の前記成形面の算術平均粗さが、前記成形面の中心部より周辺部の方が小さいことを特徴とする金型の製造方法。
【００１２】
２．前記被覆工程の後の前記成形面の中心部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１〜１００ｎｍであることを特徴とする前記１に記載の金型の製造方法。
【００１３】
３．下型に溶融ガラス滴を落下させる工程と、
落下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型は、前記１又は２に記載の金型の製造方法で製造したことを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【００１４】
４．下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型と上型とにより加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型及び上型の少なくともどちらか一方が、前記１又は２に記載の金型の製造方法で製造したことを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【００１５】
５．下型にガラスゴブを載置する工程と、
載置したガラスゴブを、前記下型と上型とにより加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型及び上型の少なくともどちらか一方が、前記１又は２に記載の金型の製造方法で製造したことを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の金型の製造方法は、金型の成形面に粗面化処理を行い、その後に被覆層を、成形面の中心部より周辺部の方で厚くなるように設け、被覆層形成後の成形面の表面粗さが、中心部よりも周辺部の方が小さくなるようにしている。よって、本発明の製造方法による金型は、中心部のエアー溜まりの発生を良好に防止できるとともに、ガラス成形体の周辺部のくもりを抑制することができる。また、本発明は、エアー溜まりがなく、また、くもりのないガラスゴブやガラス成形体を安定的に製造できるガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の金型の製造方法の一例を説明するためのフロー図である。
【図２】被覆層の厚さを模式的に示す図である。
【図３】金型の成形面１５側から見た平面図である。
【図４】本発明の金型の成形面に溶融ガラス滴を滴下した状態を示す図である。
【図５】水平面に対する成形面の角度θを説明するための模式図である。
【図６】スパッタターゲットと成形面との配置関係を示す模式図である。
【図７】スパッタターゲットと成形面との配置関係を示す別の模式図である。
【図８】ガラスゴブの製造方法の１例を示すフローチャートである。
【図９】工程Ｓ１２における下型等の状態を模式的に示す図である。
【図１０】工程Ｓ１３における下型等の状態を模式的に示す図である。
【図１１】液滴法を用いたガラス成形体の製造方法の１例を示すフローチャートであるである。
【図１２】工程Ｓ２３における下型等の状態を模式的に示す図である。
【図１３】工程Ｓ２５における下型等の状態を模式的に示す図である。
【図１４】リヒートプレス法を用いたガラス成形体の製造方法の１例を示すフローチャートであるである。
【図１５】工程Ｓ３２における下型等の状態を模式的に示す図である。
【図１６】工程Ｓ３６における下型等の状態を模式的に示す図である。
【図１７】実施例及び比較例の被覆層の厚さの分布を示すグラフである。
【図１８】実施例及び比較例の成形面の粗さ分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図１８を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明では、金型として下型を主に例に取り説明しているが、下型に限らず上型であっても同様に効果を得ることができる。
【００１９】
（金型の製造方法）
図１は、本発明の金型の製造方法の一例を説明するためのフロー図である。金型基材１３（図１（ａ）参照）を機械加工工程により、所定の形状の成形面１５に加工する（図１（ｂ）参照）。加工された成形面１５の表面を粗面化工程により、所定の算術平均粗さＲａ０に粗面化する（図１（ｃ）参照）。粗面化した成形面１５の表面に被覆工程として、少なくとも１層以上からなる被覆層５０を形成する（図１（ｄ）参照）。この時の被覆層５０の厚さｄは、成形面の中心部の厚さｄ１より周辺部の厚さｄ２の方が厚くなるように形成する。図２は、被覆層５０の厚さｄを模式的に示す図である。被覆層５０形成後の成形面１５の算術平均粗さＲａは、中心部の粗さＲａ１が周辺部の粗さＲａ２より粗くなっている（図１（ｄ）参照）。図３は、以上のように製造した金型の成形面１５側から見た平面図を示す。図３のように、中心部の粗面領域Ａ１がその外側の領域Ａ２より表面粗さを粗くすることにより、中心部に溶融ガラスが滴下されたときに発生するエアー溜まりの空気を周辺に抜くことができるとともに、周辺部の表面粗さを小さくしているので、成形されたガラスの周辺部のくもりを抑制することができる。
【００２０】
図４は、本発明の金型の成形面に溶融ガラス滴を滴下した状態を示す。図４（ａ）は、溶融ガラス滴２０の下端部が成形面１５に衝突した瞬間の状態を、図４（ｂ）は、その後、溶融ガラス滴２０が表面張力によって丸く変形した状態を示している。
【００２１】
図４（ａ）に示すように、滴下した溶融ガラス滴２０のうち、最初に成形面１５に衝突した部分のガラスが反動で上方に跳ね返ることによって、溶融ガラス滴２０の下面の中心付近に、直径数十μｍ〜数百μｍ程度の微小な凹部２７が生じる。溶融ガラス滴２０は、その後、図４（ｂ）に示すように、表面張力の働きによって丸く変形する。この際、成形面１５に粗面領域Ａ１が設けられていない場合には、溶融ガラス滴２０の下面と被覆層５０とが密着して、凹部２７の中に溜まったエアーの逃げ道が無くなるため、凹部２７は消滅することなくエアー溜まりとして残存してしまう。しかし、本実施形態における金型基材１３の成形面１５には粗面領域Ａ１が設けられているため、溶融ガラス滴２０の下面と成形面１５との間に隙間が残る。そのため、溶融ガラス滴２０が表面張力の働きによって丸く変形する際、当該隙間を通って凹部２７の中に溜まったエアーが逃げて凹部２７が消滅する。
【００２２】
凹部２７の中に溜まったエアーを逃がすための十分な隙間を形成するためには、粗面領域Ａ１における成形面１５の表面は、算術平均粗さＲａ１が１ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。一方、算術平均粗さＲａ１が必要以上に大きいと、エアーを逃がすための隙間は容易に確保されるものの、得られるガラス成形体の表面粗さが大きくなりすぎ、くもりが発生する場合がある。そのため、粗面領域Ａ１における算術平均粗さＲａ１が１００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２３】
また、エアーを逃がすための隙間の大きさは粗面領域Ａ１の凹凸の周期にも影響される。算術平均粗さＲａ１が同じであっても、粗さ曲線要素の平均長ＲＳｍが長くなると、凹凸の谷の底の方までガラスが入り込みやすく十分な大きさの隙間が形成され難くなる場合がある。そのため、粗面領域Ａ１における成形面１５は、粗さ曲線要素の平均長ＲＳｍが０．５μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以下であることがより好ましい。
【００２４】
また、粗面領域Ａ１の外側の領域Ａ２の成形面１５の算術平均粗さＲａ２は、粗面領域Ａ１の粗さＲａ１より小さければよい。このようにすることにより、成形されたガラス表面の粗さは必要以上に荒らされることがないので、くもりを抑制することができる。
【００２５】
また、成形面１５の中心部の粗面領域Ａ１の外側の領域Ａ２は、被覆層の厚さを厚くしているので、特に、上型を用いて加圧成形する際に最も負荷のかかる周辺部分の被覆層の密着強度が高くなり、周辺部の強度低下による破損も抑制することができる。周辺部の強度低下による破損を効果的に抑制する観点からは、外側の領域Ａ２における被覆層形成後の成形面１５の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ未満であることが好ましく、５ｎｍ未満であることがより好ましい。
【００２６】
ここで、算術平均粗さＲａ、及び、粗さ曲線要素の平均長ＲＳｍは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１において定義される粗さパラメータである。本発明において、これらのパラメータの測定は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）のように、空間解像度が０．１μ以下の測定機を用いて行う。一般的な触針式の粗さ測定機は、触針先端の曲率半径が数μｍ以上と大きいため好ましくない。
【００２７】
図５は、水平面に対する成形面１５の角度θを説明するための模式図である。成形面１５が凹面の場合、水平面に対する成形面１５の角度θが大きい領域では、加圧成形の際にかかる負荷が大きいため、被覆層５０の破損が発生しやすい。従って、成形面１５が、水平面に対する角度θが大きい、粗面領域Ａ１の外側の領域Ａ２は、被覆層の厚さが厚いほうが好ましい。それにより、周辺部の強度低下による破損をより効果的に抑制することができる。
【００２８】
粗面領域Ａ１とその外側の領域Ａ２との境目は、明確に分かれている必要はなく、成形面１５の粗さが、中心部よりその周辺部の方が小さければ良い。
【００２９】
成形面１５は、製造するガラス成形体の形状に対応した所定の形状を有していれば良い。特に、溶融ガラス滴を安定して受けられる凹面を有していることが好ましいが、それに限定されるものではなく、平面や、凸面を有していてもよい。また、金型基材１３の材質も特に制限されず、金型として公知の材質の中から、条件に応じて適宜選択して用いることができる。好ましく用いることができる材料として、例えば、各種の耐熱合金、超硬材料、セラミックス、サーメット等が挙げられる。中でも、タングステンカーバイド、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、サーメット、ステンレス鋼、シリコン、アルミナ及びジルコニアからなる群のうち少なくとも１種を主成分とする材質が好適である。
【００３０】
成形面１５を加工する機械加工工程に用いる方法としては、所定の形状に加工できる方法であれば良く、旋盤等を用いて加工することができる。
【００３１】
また、成形面１５を粗面化する粗面化工程に用いる方法としては、金型基材１３の表面をブラスト、酸エッチングなどの方法で直接粗面化処理しても良いが、金型基材１３の成形面１５に中間層を設けて、この中間層を粗面化しても良い。中間層を設けた場合、中間層の膜厚は、成膜後に所定の粗面化加工を施すことができるだけの厚みを有していればよく、通常は、０．０５μｍ以上が好ましい。一方、中間層の膜厚が厚すぎると、膜はがれ等の欠陥が発生しやすくなる場合がある。そのため、中間層の膜厚は、０．５μｍ〜１０μｍが好ましく、１μｍ〜５μｍがより好ましい。中間層の成膜方法にも制限はなく、公知の成膜方法の中から適宜選択して用いればよい。例えば、真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等が挙げられる。中間層の材質としては、アルミニウム、チタン及びクロムからなる群のうち少なくとも１種の金属元素からなる金属（アルミニウム、チタン、クロム）、少なくとも１種の該金属元素の酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化クロム）、又は、少なくとも１種の該金属元素の窒化物（窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン）を主成分とすることが好ましい。
【００３２】
中間層を形成した、又は、中間層のない成形面１５の表面を所定の算術平均粗さＲａ０に粗面化する粗面化処理の方法に特に制限はないが、所定の凹凸を均一に形成できるという観点から、液体を用いるウェットエッチングや、反応性のガス等を用いるドライエッチングにより行うことが好ましい。特に、液体を用いるウェットエッチングは、高価な設備を必要とせず、また容易に均一な凹凸を形成できるため好ましく用いることができる。ウェットエッチングは、反応性のエッチング液を成形面１５に接触させて反応させ、凹凸を形成する方法である。貯留したエッチング液に成形面１５を浸漬させてもよいし、成形面１５の上に所定量のエッチング液を供給してもよい。また、エッチング液をスプレー状に吹き付ける方法でもよい。
【００３３】
エッチング液は、成形面１５の表面の材質に応じたエッチング液を適宜選択すればよい。中間層を設けて、その中間層がアルミニウムの場合は、例えば、各種の酸性溶液が好適である。また、中間層がチタンの場合は、例えば、塩酸や硫酸などの還元性の酸を主成分としたエッチング液が好適である。また、中間層がクロムの場合は、例えば、硝酸第二セリウムアンモンを含有する酸性溶液や、フェリシアン化カリウムと水酸化カリウムを含むアルカリ性溶液を好適に用いることができる。
【００３４】
成形面１５の表面を粗面化した後算術平均粗さＲａ０としては、１〜２００ｎｍが好ましい。Ｒａ０が１ｎｍ未満であると、その後に行う被覆工程後の成形面の表面粗さを１〜１００ｎｍにするには、被覆工程での被覆層の厚さを薄くする必要がある。被覆層の厚さが薄いと、粗面領域Ａ１とその外側の領域Ａ２との表面粗さの差を形成しにくくなるという恐れがある。また、２００ｎｍを越えると、その後に行う被覆工程後の成形面の表面粗さを１〜１００ｎｍにするには、被覆工程での被覆層の厚さを必要以上に厚くする必要があり生産性が悪くなる恐れがある。
【００３５】
このようにしてほぼ均一に粗面化処理された成形面１５の表面に被覆層５０を設ける。被覆層５０としては、少なくとも一層以上の層から形成されておれば良く、被覆層５０の厚みが、成形面１５の中央部で薄く、その外側で厚くなるように被覆する。被覆層の成膜方法には制限はなく、公知の成膜方法の中から適宜選択して用いればよい。例えば、真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等が挙げられる。
【００３６】
図６は、粗面化処理された成形面１５の表面に被覆層５０を設けるためのスパッタ装置のスパッタターゲット５１と成形面１５との配置関係を示す模式図である。図６（ａ）は、被覆層形成方法の一例であり、被覆層の材料であるスパッタターゲット５１と、成形面１５との間に、所定の大きさのマスク板５２を配置して成膜を行う方法である。図６（ｂ）は、図６の成形面１５にマスク板５２を配置した状態をマスク側から見た平面図を示す。マスク板５２は、中央部分が円形の板状になっていて、被覆層が形成されにくいようにしている。スパッタ法においては、成膜面に到達するスパッタ粒子の数が多いほど被覆層の堆積レートは大きくなり、スパッタ粒子の数が少ないほど堆積レートは小さくなる。よって、成形面１５の周辺部には、スパッタターゲット５１から飛来するスパッタ粒子５４が多く到達するのに対して、成形面１５の中心部はマスク板５２の陰になるため、スパッタガスと衝突してマスク板５２の外側から回り込んだスパッタ粒子５４のみが到達する。そのため、成形面１５の中心部の被覆層の堆積レートは、周辺部の堆積レートよりも小さく、よって、所定時間スパッタした後は、被覆層の厚みは、成形面１５の中央部分で薄く、その外側で厚くなる。その結果、成形面１５には、中心部の粗面領域Ａ１とその外側に粗面領域Ａ１よりも表面粗さの小さい領域Ａ２とが形成される。
【００３７】
図７に被覆層形成方法の別の例を示す。図７は、スパッタターゲット５１の上方で中心からずれた位置に金型基材１３を配置して、回転させながら成形面１５に被覆層を堆積させるものである。この場合も、成形面１５の周辺部には、スパッタターゲット５１から飛来するスパッタ粒子５４が直接到達するのに対して、成形面１５の中心部はスパッタガスと衝突して回り込んだスパッタ粒子５４が到達する。そのため、成形面１５の中心部の堆積レートは、周辺部の堆積レートよりも小さくなり、よって、所定時間スパッタした後は、被覆層の厚みは、成形面１５の中央部分で薄く、その外側で厚くなる。その結果、成形面１５には、中心部の粗面領域Ａ１とその外側に粗面領域Ａ１よりも表面粗さの小さい領域Ａ２とが形成される。
【００３８】
被覆層の材質は、溶融ガラスとの反応性の観点からアルミニウム、チタン及びクロムからなる群のうち少なくとも１種の金属元素からなる金属（アルミニウム、チタン、クロム）、少なくとも１種の該金属元素の酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化クロム）、又は、少なくとも１種の該金属元素の窒化物（窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン）を主成分とすることが好ましい。また、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、タングステン、オスミウム、イリジウム及び白金からなる群のうち少なくとも１種の金属を主成分とすることも好ましい。これらの材質を主成分とする膜は、いずれも非常に安定であり、高温の溶融ガラスと接触しても容易に反応することがないという利点がある。
【００３９】
被覆層の膜厚は、粗面領域Ａ１の算術平均粗さＲａ１が１〜１００ｎｍ、その外側の領域Ａ２の表面粗さが粗面領域Ａ１の算術平均粗さＲａ１よりも小さくなるように調整した厚さであれば良い。
【００４０】
このように製造した金型を用いることにより、成形ガラスにエアー溜まりがなく、またくもりを抑制することができる。
【００４１】
（ガラスゴブの製造方法）
本発明のガラスゴブの製造方法について図８〜図１０を参照しながら説明する。図８は、ガラスゴブの製造方法の１例を示すフローチャートである。また、図９、図１０は本実施形態におけるガラスゴブの製造方法を説明するための模式図である。図９は下型に溶融ガラス滴を落下させる工程（Ｓ１２）における状態を、図１０は、落下した溶融ガラス滴を下型の上で冷却・固化する工程（Ｓ１３）における状態を、それぞれ示している。
【００４２】
下型３０は、本発明の金型の製造方法で製造された金型であり、下型基材３３の成形面を所定の粗さに粗面化処理した後、その上に被覆層が設けられている。被覆層は、成形面の中心部より周辺部の方で厚くなるように形成し、被覆工程の後の成形面の表面粗さが、成形面の中心部より周辺部の方が小さくなっている。
【００４３】
また、下型３０は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。加熱手段は、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。例えば、被加熱部材の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、被加熱部材の外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等を用いることができる。
【００４４】
下型３０の上方には、溶融状態のガラス２４を貯留する溶融槽２５と、その下部に設けられたノズル２６とが配置されている。
【００４５】
以下、図８に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。
【００４６】
先ず、下型３０を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ１１）。下型３０の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面（下型３０との接触面）に大きなしわが発生したり、急速に冷却されることによってワレやカンが発生する場合がある。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラスと下型３０との間に融着が発生し、下型３０の寿命が短くなるおそれがあるばかりか、ガラスと下型３０が密着することでガラスゴブにエアー溜まりが残ってしまう場合もある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、下型３０の材質、大きさ、ヒーターや温度センサーの位置等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。通常は、ガラスのＴｇ（ガラス転移点）−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定することが好ましい。
【００４７】
次に、下型３０に溶融ガラス滴２０を落下させる（工程Ｓ１２）。溶融槽２５は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融状態のガラス２４が貯留されている。溶融槽２５の下部にはノズル２６が設けられており、溶融状態のガラス２４が自重によってノズル２６の内部に設けられた流路を通過し、表面張力によって先端部に溜まる。ノズル２６の先端部に一定質量の溶融ガラスが溜まると、ノズル２６の先端部から自然に分離して、一定質量の溶融ガラス滴２０が下方に落下する（図９参照）。
【００４８】
一般的には、落下する溶融ガラス滴２０の質量はノズル２６の先端部の外径によって調整可能であり、ガラスの種類等によるが、０．１ｇから２ｇ程度の溶融ガラス滴を落下させることができる。また、ノズル２６の内径、長さ、加熱温度などによってガラス滴の落下間隔を調整することができる。従って、これらの条件を適切に設定することで、所定の質量の溶融ガラス滴を所定の間隔で落下させることが可能である。
【００４９】
使用できるガラスの種類に特に制限はなく、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。
【００５０】
更に、溶融ガラス滴をノズルから下型に直接落下させるのではなく、ノズルから落下させた溶融ガラス滴を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴の一部を微小滴として貫通細孔を通過させて下型に落下させてもよい。それにより、更に微小なガラスゴブの製造が可能となる。この方法は、特開２００２−１５４８３４号公報に詳細に記載されている。
【００５１】
次に、落下した溶融ガラス滴２０を、下型３０の上で冷却・固化する（工程Ｓ１３）（図１０参照）。下型３０の上で所定時間放置することによって、溶融ガラス滴２０は下型３０や周囲のエアーへの放熱によって冷却され、固化する。溶融ガラス滴２０と接触する部分の成形面３５は、粗面化した後に少なくとも１層以上からなる被覆層を形成し、該被覆層の厚さが成形面の中心部より周辺部の方で厚くして、被覆工程後の成形面の算術平均粗さが、成形面の中心部より周辺部の方を小さくしているため、固化したガラスゴブ２９にエアー溜まりは発生せず、またくもりもない。
【００５２】
その後、固化したガラスゴブ２９を回収し（工程Ｓ１４）、ガラスゴブ製造が完成する。ガラスゴブ２９の回収は、例えば、真空吸着を利用した公知の回収装置等を用いて行うことができる。更に引き続いてガラスゴブの製造を行う場合は、工程Ｓ１２以降の工程を繰り返せばよい。
【００５３】
なお、本実施形態の製造方法により製造されたガラスゴブは、リヒートプレス法による各種精密光学素子の製造に用いることができる。
【００５４】
（液滴法を用いたガラス成形体の製造方法）
本発明のガラス成形体の製造方法について図１１〜図１３を参照しながら説明する。図１１は、液滴法を用いたガラス成形体の製造方法の１例を示すフローチャートである。また、図１２、図１３は本実施形態におけるガラス成形体の製造方法を説明するための模式図である。図１２は下型に溶融ガラス滴を落下させる工程（Ｓ２３）における状態を、図１３は、落下した溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧する工程（Ｓ２５）における状態を、それぞれ示している。
【００５５】
下型３０は、図９、図１０で説明した物と同じである。上型４０は、下型３０と同様の材質からなり、下型３０と同様に成形面を粗面化処理した後、被覆層を下型３０と同様に被覆して作製している。
【００５６】
下型３０は、図示しない駆動手段により、ノズル２６の下方で溶融ガラス滴２０を受けるための位置（落下位置Ｐ１）と、上型４０と対向して溶融ガラス滴２０を加圧するための位置（加圧位置Ｐ２）との間で移動可能に構成されている。また上型４０は、図示しない駆動手段により、下型３０との間で溶融ガラス滴を加圧する方向（図の上下方向）に移動可能に構成されている。
【００５７】
以下、図１１に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。
【００５８】
先ず、下型３０及び上型４０を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ２１）。下型３０及び上型４０は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。下型３０と上型４０とをそれぞれ独立して温度制御することができる構成とすることが好ましい。所定温度とは、上述のガラスゴブの製造方法における工程Ｓ１１の場合と同様であり、加圧成形によってガラス成形体に良好な転写面を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型３０と上型４０の加熱温度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５９】
次に、下型３０を落下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ２２）、ノズル２６から溶融ガラス滴２０を落下させる（工程Ｓ２３）（図１２参照）。溶融ガラス滴２０を落下させる際の条件等については、上述のガラスゴブの製造方法における工程Ｓ１２の場合と同様である。
【００６０】
次に、下型３０を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ２４）、上型４０を下方に移動して、下型３０と上型４０とで溶融ガラス滴２０を加圧する（工程Ｓ２５）（図１３参照）。
【００６１】
溶融ガラス滴２０は、加圧されている間に下型３０や上型４０との接触面からの放熱によって冷却し、固化する。加圧を解除してもガラス成形体に形成された転写面の形状が崩れない温度にまで冷却された後、加圧を解除する。ガラスの種類や、ガラス成形体の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常はガラスのＴｇ近傍の温度まで冷却されていればよい。
【００６２】
溶融ガラス滴２０を加圧するために負荷する荷重は、常に一定であってもよいし、時間的に変化させてもよい。転写精度を高めるためには、溶融ガラス滴２０が、上述の加圧を解除できる温度に冷却されるまでの間は、溶融ガラス滴２０と、下型３０及び上型４０とが密着した状態を保つことができるよう所定値以上の荷重を負荷していることが好ましい。負荷する荷重の大きさは、製造するガラス成形体のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型４０を上下移動させる駆動手段に特に制限はなく、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを用いた電動シリンダ等の公知の駆動手段を適宜選択して用いることができる。
【００６３】
上型４０を上方に移動して退避させ、固化したガラス成形体２８を回収し（工程Ｓ２６）、ガラス成形体の製造が完成する。下型３０及び上型４０の成形面３５、４５は、粗面化した後に少なくとも１層以上からなる被覆層を形成し、該被覆層の厚さが成形面の中心部より周辺部の方で厚くして、被覆工程後の成形面の算術平均粗さが、成形面の中心部より周辺部の方を小さくしているため、得られたガラス成形体にエアー溜まりは発生しない。その後、引き続いてガラス成形体の製造を行う場合は、下型３０を再度落下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ２２）、以降の工程を繰り返せばよい。
【００６４】
このようにすることで、成形したガラス成形体の２８の表面にはエアー溜まりが無く、くもりを抑制できる。
【００６５】
（リヒートプレス法を用いたガラス成形体の製造方法）
本発明のガラス成形体の製造方法について図１４〜図１６を参照しながら説明する。図１４は、リヒートプレス法を用いたガラス成形体の製造方法の１例を示すフローチャートである。また、図１５、図１６は本実施形態におけるガラス成形体の製造方法を説明するための模式図である。図１５は下型にガラスゴブを載置する工程（Ｓ３２）における状態を、図１６は、載置したガラスゴブを下型と上型とで加圧する工程（Ｓ３６）における状態を、それぞれ示している。
【００６６】
下型３０及び上型４０は、図１２、図１３で説明した物と同じである。
【００６７】
下型３０は、図示しない駆動手段により、ガラスゴブ６０を載置する位置（載置位置Ｐ３）と、上型４０と対向してガラスゴブ６０を加圧するための位置（加圧位置Ｐ２）との間で移動可能に構成されている。また上型４０は、図示しない駆動手段により、下型３０との間でガラスゴブ６０を加圧する方向（図の上下方向）に移動可能に構成されている。
【００６８】
以下、図１４に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。
【００６９】
先ず、下型３０をガラスゴブ６０を載置する位置Ｐ３に移動し（工程３１）、ガラスゴブ６０を載置する（工程Ｓ３２）。次に下型３０を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ３３）、上型４０をガラスゴブ６０の上に移動させる（Ｓ３４）。下型３０、ガラスゴブ６０及び上型４０を所定の温度に加熱する（Ｓ３５）。下型３０、ガラスゴブ６０及び上型４０は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。所定温度は、加圧成形によってガラス成形体に良好な転写面を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型３０と上型４０の加熱温度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７０】
次に、下型３０と上型４０とでガラスゴブ６０を加圧する（工程Ｓ３６）。
【００７１】
ガラスゴブ６０は、加圧されている間に下型３０や上型４０との成形面の形状に成形される。この時、ガラス成形体６５と下型３０又は上型４０との間に空間ができていても、その空間の気体は、成形面の表面粗さによる隙間を通して外部に抜けるので、ガラスゴブ６０は、成形面に沿った形状に成形される。
【００７２】
次に、下型３０、ガラス成形体６５及び上型４０を冷却する（工程３７）。冷却方法は、自然に冷却させても良いし、強制的に冷却しても良い。ガラスの種類や、ガラス成形体の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常はガラスのＴｇ近傍の温度まで冷却されていればよい。冷却後、上型４０を退避させて、ガラス成形体６５を回収し（工程Ｓ３８）、ガラス成形体の製造が完成する。下型３０及び上型４０の成形面３５、４５は、粗面化した後に少なくとも１層以上からなる被覆層を形成し、該被覆層の厚さが成形面の中心部より周辺部の方で厚くして、被覆工程後の成形面の算術平均粗さが、成形面の中心部より周辺部の方を小さくしているため、得られたガラス成形体６０の表面にはエアー溜まりが無く、また、くもりの程度も抑制されている。その後、引き続いてガラス成形体の製造を行う場合は、下型３０を載置位置Ｐ３に移動し（工程Ｓ３１）、以降の工程を繰り返せばよい。
【００７３】
なお、本発明のガラス成形体の製造方法は、ここで説明した以外の別の工程を含んでいてもよい。例えば、ガラス成形体を回収する前にガラス成形体の形状を検査する工程や、ガラス成形体を回収した後に下型３０や上型４０をクリーニングする工程等を設けてもよい。
【００７４】
本発明の製造方法により製造されたガラス成形体は、デジタルカメラ等の撮像レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、光通信用のカップリングレンズ等の各種光学素子として用いることができる。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７６】
（実施例１、比較例１）
図１１に示すフローチャートに従ってガラス成形体の製造を行った。まず下型３０と上型４０を製造した。下型３０及び上型４０の材質には、炭化タングステンを主成分とする超硬材料を用いた。製造する下型３０及び上型４０の形状は、製造するガラス成形体（外径３ｍｍ、中心部の厚み１．５ｍｍ、最大面角度６２°）を成形するための所定形状とした。この所定形状になるように、旋盤を用いて、バイトで精密加工を行い、その後、この下型３０及び上型４０の成形面を酸処理により、ほぼ均一に粗面化処理した。粗面化処理した下型３０及び上型４０の成形面に、被覆層としてＤＣスパッタリング法を用いて、Ｃｒを１μｍ製膜した。この時、実施例１では、図６（ｂ）に示すように直径１ｍｍのマスクを成形面の中央に配置して、スパッタリングを行い、比較例１においては、マスクを使用せずにスパッタリングを行った。
【００７７】
スパッタリング後の下型３０及び上型４０の成形面の被覆層の厚さを測定したところ、実施例１及び比較例１共に、下型３０と上型４０の被覆層の厚さは、ほぼ同じ値を示した。実施例１では、成形面の中心部で薄く、周辺部で厚くなっていた。また、比較例１では、成形面の中心部で厚く、周辺部で薄くなっていた。図１７に、この時の被覆層の厚さの分布を示す。
【００７８】
また、被覆層形成後の成形面の表面粗さを測定したところ、実施例１及び比較例１共に、下型３０と上型４０の表面粗さは、ほぼ同じ値を示した。実施例１では、成形面の中心部の方が、周辺部に比べて粗くなっていた。また、また、比較例１では、成形面の中心部よりも、周辺部の方が粗くなっていた。図１８に、この時の成形面の粗さ分布を示す。また、粗さ曲線要素の平均長ＲＳｍは、実施例１及び比較例１共に０．５μｍ以下であった。
【００７９】
このようにして作製した実施例１及び比較例１の下型３０及び上型４０を用いて、図１１に示すフローチャートに従ってガラス成形体の製造を行った。ガラス材料はＴｇが４８０℃のリン酸系ガラスを用いた。工程Ｓ２１における加熱温度は、下型３０が５００℃、上型４０が４５０℃とした。ノズル２６の先端付近の温度は１０００℃とし、約１９０ｍｇの溶融ガラス滴２０が落下するように設定した。加圧の際の荷重は５００Ｎとした。
【００８０】
実施例１及び比較例１の下型３０及び上型４０を用いて製造したガラス成形体について、エアー溜まりの有無を顕微鏡観察により観察し、また、ガラス成形体の表面のくもりについて、目視評価した。その結果、実施例１の下型３０及び上型４０を用いて製造したガラス成形体では、エアー溜まりが無く、また、くもりも認められなかった。比較例１の下型３０及び上型４０を用いて製造したガラス成形体では、エアー溜まりは無かったが、くもりが認められた。
【符号の説明】
【００８１】
Ａ１  粗面領域
Ａ２  粗面領域より外側の領域
１３  金型基材
１５、３５、４５  成形面
５０  被覆層
２０  溶融ガラス滴
２４  溶融状態のガラス
２５  溶融槽
２６  ノズル
２７  凹部
２８  ガラス成形体
２９  ガラスゴブ
５１  スパッタターゲット
５２  マスク板
５４  スパッタ粒子
３０  下型
４０  上型
【図１】
2010269981.tif 000003
【図２】
2010269981.tif 000004
【図３】
2010269981.tif 000005
【図４】
2010269981.tif 000006
【図５】
2010269981.tif 000007
【図６】
2010269981.tif 000008
【図７】
2010269981.tif 000009
【図８】
2010269981.tif 000010
【図９】
2010269981.tif 000011
【図１０】
2010269981.tif 000012
【図１１】
2010269981.tif 000013
【図１２】
2010269981.tif 000014
【図１３】
2010269981.tif 000015
【図１４】
2010269981.tif 000016
【図１５】
2010269981.tif 000017
【図１６】
2010269981.tif 000018
【図１７】
2010269981.tif 000019
【図１８】
2010269981.tif 000020